Les moyens biologiques
En fait, ce sont des moyens qui utilisent le plus souvent des microorganismes et qui sont complémentaires des moyens physico-chimiques
1. Le Lagunage :
Le lagunage se compose le plus souvent de 3 bassins :
- Un premier, qui fait environ 60 % de la surface totale des bassins (entre 15 et 20m²), où arrivent toutes les particules en suspension.
- Un deuxième qui fait environ 20% de la surface totale qui continue l’action du premier bassin.
- Un troisième qui fait lui aussi environ 20% de la surface totale et qui finit le travail des 2 premiers bassins et qui peut être accompagné de roseaux à sa sortie, pour finaliser le lagunage.
Comment fonctionne le lagunage ?
Les particules en suspension dans l’eau usée arrivent dans le premier bassin où des bactéries commencent à assimiler la pollution, transformant la matière organique soluble en eau, gaz carbonique nitrates ou phosphates. L’oxygène qui leur est nécessaire pour la dépollution est fourni par des algues grâce à la photosynthèse. Pour éviter une surpopulation d’algue, du zooplancton en consomme une partie. L’eau reste dans ce bassin environ 50 jours.On qualifie ce bassin de bassin à microphytes.
Ces actions sont répétées dans les 2 autres bassins mais les bactéries sont remplacées par des algues macroscopiques et des plantes aquatiques capables cette fois de prendre les sels minéraux (pour leur croissance) et les substances inorganiques telles l’azote, l’ammonium ou l’o-phosphate. . Le dernier bassin pouvant être planté de roseaux pour améliorer le filtrage de l’eau en fin de lagunage. L’eau reste dans ces derniers bassins environ 40 jours. On appelle ces bassins : bassins à macrophytes.
Avantages :
- Bon marché.
- Peu de coûts d’exploitation.
- Ecologique.
- Elimine bien les éléments pathogènes.
- Aucun besoin d’électricité.
- Elimine bien l’azote (70%) et le phosphore (60%).
Inconvénients :
- Surface au sol importante.
- Contrainte due à la nature du sol.
- En cas de mauvaise fabrication ou exploitation, peut provoquer des nuisances (odeurs, moustiques …).
- Difficulté d’extraction des boues (tous les 1 à 5 ans dans le premier bassin, tous les 10 à 20 ans dans les autres bassins).
- Pas de réglage possible durant l’exploitation
2. Les Boues activées :
Les installations à boues activées sont composées d’un bassin à boue activée (ou bassin d’aération) et d’un bassin pour la clarification secondaire.
A leur arrivée dans le premier bassin, les particules tombent au fond du bassin, par décantation.
Leur vitesse de descente est :
Vp = Vitesse des particules
g = accélération de la pesanteur
rp = masse volumique de la particule
rl = masse volumique du liquide
d = diamètre apparent de la particule
h = viscosité dynamique de l’eau (propriété d’un fluide -ici l’eau- de résister plus ou moins aux forces qui déplacent les unes par rapport aux autres les particules qui le constituent.)
Dans ce premier bassin, des millions de bactéries épurent l’eau polluée, comme une action naturelle dans les étangs ou les bassins. Elles sont alimentées artificiellement en oxygène.
Dans le second bassin, toutes les boues restantes sont décantées et repartent dans le premier bassin pour un autre cycle ce qui explique le haut taux de dégradation : 99% des impuretés sont éliminées.
Il peut y avoir un troisième bassin dit de mélange et de compensation dans lequel les charges maximales des usées, les concentrations DCO et DBO5 et le pH sont équilibrés.
Les boues activées sont le moyen d’épuration le plus courant en France.
3. Le Biofiltre et le Lit bactérien :
Le principe du biofiltre et du lit bactérien consiste à faire passer l’eau à travers un matériel pour que puissent se développer dessus des bactéries qui formeront un bio-film.
Les matériaux utilisés varient selon le procédé :
- des galets ou des supports alvéolaires pour le lit bactérien.
- des matériaux plus petits tels l’argile cuite, le schiste, le gravier ou le sable sont utilisés pour les biofiltres.
Les lits bactériens sont plus rustiques dans leur conception et leur exploitation que les bio-filtres mais ces derniers permettent en général des traitements plus intensifs et plus poussés.
Avantage :
- Peut traiter des matières polluantes carbonées et azotées.
Inconvénient :
- Il est coûteux
- Il est délicat en fonctionnement
4. La Vermifiltration
Combaillaux :
Commune de 1500 habitants de l’Hérault au nord-ouest de Montpellier, Combaillaux décide en 1998 de se doter d’une station de vermifiltration plutôt que d’accepter son rattachement au « tuyau à la mer » de l’agglo de Montpellier.
Avec l’aide de chercheurs d’Agropolis et d’une équipe de l’INRA la commune décide de recycler son eau avec une technologie de pointe issue d’un des animaux les + primitifs de la planète, devenant ainsi le 2ème exemple de vermifiltration au monde après une commune aux portes du désert de l’Altacama au Chili.
Ce ver de terre est, comme tous ses congénères, un lombricien. L’eisenia andrei (ou ver de Californie) fait partie des 3500 espèces de lombriciens dans le monde (dont 150 en France).
Toutes ces espèces de vers de terre sont réparties en plusieurs groupes, selon leur habitat, de la surface aux profondeurs du sol et ne se fréquentent pas.
C’est Charles Darwin qui donna à l’espèce ses lettres de noblesse dans son ouvrage Formation de la terre végétale due à l’action des vers de terre, paru en 1881.
Il y distingue deux « métiers » de vers :
- les laboureurs, ce sont les principaux lombriciens européens, ils creusent de profondes galeries, ce qui aère la terre et l’enrichit d’une flore microscopique qui se développe sur les déchets des lombriciens. Ils se nourrissent de terre mélangée de matières organiques et leur principal ennemi est la taupe.
- Les digesteurs, ils vivent à la surface du sol et ce sont ces vers qui sont utilisés dans le lombricompostage. Ils se nourrissent de matière organique de surface (végétaux en décomposition, fumier) et leurs ennemis principaux sont les poules, les renards, les sangliers, les pêcheurs. Cette espèce doit donc être très prolifique.
Laboureurs ou digesteurs, ce sont tous des Annélides, qui se caractérisent par leurs anneaux, muscles de locomotion qui les rendent très performants comme perforateurs du sous-sol. Le ver avale la terre par un bout et la rejette par l’autre. Il s’agrippe avec ses soies et se gonfle pour élargir le trou. Le liquide visqueux qu’il sécrète facilite son glissement en accordéon.
Il digère la terre grâce à des enzymes que son tube digestif secrète et la rejette sous forme d’un tortillon de terre fine. Sans dents, il ne peut avaler que de la terre meuble et humide. Voilà pourquoi on ne le trouve pas dans les déserts ou dans les zones glaciaires.
Eisenia andrei est un excellent digesteur qui n’a pas son pareil pour digérer le compost et les déchets semi liquides d’un lombrifiltre. Leur respiration se fait par la peau à l'aide d'un mucus qui recouvre leur corps. Cette protection disparaît dans un environnement sec, les vers recherchent donc les endroits humides. Ils fuient également la lumière. Même s’ils aiment l'humidité, ils se noient en cas d'excès d'eau.
La vermifiltration :
L’eau usée arrive dans un bassin composé (du bas vers le haut) d’un lit de gravats, de sciures de bois et d’écorce de pin avec les vers : des esenia andrei, qui sont près de 25000 par m².
L’eau arrive dans ce bassin par des arroseurs qui la déversent toutes les 15min environ.
Après ce bassin, il n’y a pas les boues des stations d’épuration classiques mais seulement les excréments des vers : ces tortillons de terre que l’on trouve dans les champs. L’eau y sort quasiment pure et il ne reste plus qu’à la laisser dans une lagune de finition pour finir de la purifier.
Avantages :
- Le coût : 30 à 50% moins cher qu'une station classique
- Le gain de place : d'un mètre carré de cuve pour 10 habitants contre 10 fois plus pour une station classique
- Il ne consomme que très peu d’énergie
- Il ne dégage que peu de nuisances olfactives ou sonores.
Inconvénients :
- Les vers sont sensibles à la trop forte pollution de l’air
- Une inondation ou au contraire une sécheresse du bassin peut détruire la population de vers
- Cette population nécessite une aspersion uniforme et continuelle
La vermifiltration, une technique efficace, écologique et bon marché.
